[发明专利]一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法

说明书

一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法，属于高强钢技术领域。其化学成份重量百分比为：C：0.02～0.04％，Si：0.15～0.35％，Mn：1.70～2.0％，Nb：0.05～0.08％，Cu：1.8～2.2％等；首先坯锭经过1100～1200℃的再加热，然后进行两阶段控轧和控冷，粗轧开轧温度1050～1100℃；终冷温度为400～440℃，获得贝氏体组织；钢板冷却后，进行等温热处理。优点在于，钢板具有超高强度，并兼具优良低温韧性，适用于高强度等级的管线钢、工程机械用钢、海洋平台用钢及容器用钢等多领域应用。

技术领域

本发明属于高强钢技术领域，特别涉及一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法。适用于高强度等级的管线钢、工程机械用钢、海洋平台用钢、容器用钢等多领域的应用。钢板在获得所需要的强度的同时，也能兼具优良的韧塑性。

背景技术

目前，随着资源、环境、能源压力日益增大，环保和节能越来越受到钢铁行业的重视，也对超高强度钢板的开发提出了更高的要求。

传统的高强钢的强度的提升主要依赖于碳含量的提高、Nb等微合金元素的析出物、控轧控冷等手段。但是，这些强化手段均可能带来负面影响。首先，随着碳含量的提高，钢的强度得到一定幅度的提升，然而不得不牺牲一部分其他性能，如断裂韧性、焊接性能以及成型性能等。其次，Nb等微合金元素的析出物虽然也是纳米级，但通常尺寸较大，为几十个纳米甚至是100～200nm级，也有几十个纳米的ε-Cu。这些传统的析出物尺寸较大，强化效果较弱，而且容易粗化，易对钢板的综合性能产生不利的影响。此外，控轧控冷也会带来厚度方向性能不均、过快冷速下产生板型等问题。

本发明创新的富Cu纳米析出强化超高强钢则突破了传统高强钢的强化瓶颈，它通过控制合金元素和合适的热处理工艺，获得以Cu元素为核心的复相层级结构的纳米沉淀相，这种富Cu纳米沉淀相可以大幅提高强度且保持良好的塑性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法，解决了传统高强钢强化的问题。通过控制合金元素和合适的热处理工艺，获得以Cu元素为核心的复相层级结构的纳米沉淀相，实现了钢板在获得需要的超高强度的同时，兼具优良的韧塑性，且具有广泛的应用范围和广阔的应用前景。

一种富Cu纳米析出超高强钢板，其中，化学成份重量百分比为：C：0.02～0.04％，Si：0.15～0.35％，Mn：1.70～2.0％，P：≤0.010％，S：≤0.0012％，Al：0.01～0.05％，Nb：0.05～0.08％，Ti：0.005～0.016％，Ni：0.9～1.1％，Cu：1.8～2.2％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

一种富Cu纳米析出超高强钢板的制备方法，包括加热、轧制、冷却、等温热处理等工艺，其特征在于，具体步骤及参数如下：

1)坯锭经过1100～1200℃的再加热，坯锭均热时间50～60min；可保证钢坯加热均匀，同时控制奥氏体晶粒尺寸。

2)然后进行两阶段控轧和控冷，粗轧开轧温度1050～1100℃，粗轧终轧温度950～1000℃，精轧开轧温度850～900℃，精轧终轧温度800～830℃，开冷温度为760～800℃；冷却速度为20～30℃/s，终冷温度为400～440℃；获得贝氏体组织。

3)钢板冷却后，在500～550℃范围进行等温热处理，时间0.5～1小时。在贝氏体基体上获得大量弥散、细小的以Cu元素为核心的复相层级结构的纳米沉淀相，使钢板具有超高强度以及优良的低温韧性。

该钢力学性能为：钢板纵向拉伸屈服强度≥1000MPa，-20℃夏比冲击功≥130J。

本发明内容的构成要点立足于以下认识：